一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法

摘要

本发明公开了一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法，根据试验对象，获取迎角转角中心和模型中心之间的高度差和水平距离，根据输入参数计算得到各个选定迎角点对应的Y向补偿量，所述Y向补偿量及为新的凸轮数据点，清除掉凸轮扇区所对应的所有数据，按照角度顺序，根据凸轮数据点的数量以及单个凸轮扇区容量大小，将计算出的凸轮数据点以单个凸轮扇区为单位依次添加至系统凸轮盘中，待所有凸轮扇区添加完毕，调用凸轮映射并启用，迎角运动轴和Y向运动轴自动按照加载的凸轮关系进入凸轮同步运动状态。本发明能使用不同的模型支撑方式和结构，实现在线工作，无须停机完成写入和下载工作，不影响其他控制过程的进行。

权利要求

1.一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法，其特征在于包括以下步骤：S1：根据试验对象，获取迎角转角中心和模型中心之间的高度差h和水平距离l；

S2：根据输入参数h和l计算得到各个选定迎角点对应的Y向补偿量，Y向补偿量采用如下方式计算：其中：y是Y向补偿量，  是迎角大小，

所述Y向补偿量即为新的凸轮数据点，清除掉原凸轮扇区所对应的所有数据；

S3：将不同模型支撑方式和结构参数作为输入条件后，以凸轮点的形式自动完成对应凸轮关系的构建；

S4：在S3的基础上，按照角度顺序，根据凸轮数据点的数量以及单个凸轮扇区容量大小，将S2计算出的凸轮数据点以单个凸轮扇区为单位依次添加至系统凸轮盘中；

S5：待所有凸轮扇区添加完毕，将凸轮插补点表与凸轮扇区进行映射并启用该凸轮，迎角运动轴和Y向运动轴自动按照加载的凸轮关系进入凸轮同步运动状态。

2.根据权利要求1所述的一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法，其特征在于所述选定迎角点根据角度范围和给定的角度点密度确定。

3.根据权利要求1所述的一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法，其特征在于在S2中，试验中所有的迎角点补偿量通过迎角大小直接计算得到，不通过插值间接确定，不受控制器能自动识别的凸轮函数定义形式的限制。

4.根据权利要求2所述的一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法，其特征在于所述角度范围与每次试验需要的角度范围一致，角度点密度可根据每次试验运动角度点的最小间隔进行设置。

5.根据权利要求1所述的一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法，其特征在于所述角度顺序按照由小到大或由大到小固定排列。

说明书

一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法

技术领域

[0001] 本发明涉及风洞试验领域，具体涉及一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法。

背景技术

[0002] 风洞尾撑变角度机构在迎角变化时，为保证模型中心高度不变，须同时完成Y向机构的直线补偿运动，运动机理如图1所示。为保证运动过程中位移补偿的同步性，在迎角和Y向直线位移之间采用凸轮同步控制技术，凸轮数据须写入控制器对应凸轮盘中。但不同试验的支撑方式和支撑参数可能存在较大差异，常见支撑方式的形式见图2，图2中的（a）为模型中心下沉后的迎角中心的支撑轨迹、（b）为模型中心与迎角中心处于同一水平位置的支撑轨迹、（c）为模型中心上台后迎角中心的支撑轨迹，三种不同的形态导致运动补偿量需要根据结构参数进行改变，需要对凸轮对应关系进行动态调整。但需注意以下问题：

[0003] 1）整个构建过程得到的凸轮关系应能保证补偿控制的准确性；

[0004] 2）整个构建过程应能动态满足不同模型支撑方式和结构参数变化的情况；

[0005] 3）整个构建过程应能在线完成，不影响控制系统的其他控制过程；

[0006] 4）整个构建过程应自动进行，避免人为操作失误带来的影响；

[0007] 5）整个构建过程应正确、可靠。

[0008] 基于数学函数的凸轮构建方法在根据不同的模型支撑方式和结构参数得到对应的凸轮函数关系后，可通过调用控制器提供的加载接口直接对凸轮函数关系进行加载，完成凸轮的构建。但控制器本身能自动识别的凸轮函数定义形式较为有限，无法满足包括本类型变角度机构在内的多样化的凸轮函数关系定义识别的需求。即使通过数学转换，也必然存在转换关系复杂，不同支撑方式和结构参数转换关系不通用，部分范围角度点准确性不高等问题。

发明内容

[0009] 本发明的目的是设计一种不依赖于函数关系的机构凸轮关系动态构建方法，满足风洞试验中运动机构对不同凸轮关系动态准确构建的要求。

[0010] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0011] 一种风洞变角度机构凸轮关系动态构建方法，包括以下步骤：

[0012] S1：根据试验对象，获取迎角转角中心和模型中心之间的高度差 和水平距离  ；

[0013] S2：根据输入参数h和l计算得到各个选定迎角点对应的Y向补偿量，所述Y向补偿量即为新的凸轮数据点，清除掉原凸轮扇区所对应的所有数据；

[0014] S3：将不同模型支撑方式和结构参数作为输入条件后，以凸轮点的形式自动完成对应凸轮关系的构建；

[0015] S4：在S3的基础上，按照角度顺序，根据凸轮数据点的数量以及单个凸轮扇区容量大小，将S2计算出的凸轮数据点以单个凸轮扇区为单位依次添加至系统凸轮盘中；

[0016] S5：待所有凸轮扇区添加完毕，将凸轮插补点表与所有凸轮扇区建立映射关系并启用该凸轮，迎角运动轴和Y向运动轴自动按照加载的凸轮关系进入凸轮同步运动状态。

[0017] 在上述技术方案中，所述选定迎角点根据角度范围和给定的角度点密度确定。

[0018] 在上述技术方案中，所述迎角点对应的Y向补偿量采用如下方式计算：

[0019]

[0020] 其中：y是Y向补偿量，  是迎角大小。

[0021] 在上述技术方案中，在S2中，试验中所有的迎角点补偿量通过迎角大小直接计算得到，不通过插值间接确定。

[0022] 在上述技术方案中，所述角度范围与每次试验需要的角度范围一致，角度点密度可根据每次试验运动角度点的最小间隔进行设置。

[0023] 在上述技术方案中，所述角度顺序按照由小到大或由大到小固定排列。

[0024] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

[0025] 本发明能根据运动需要选定角度点密度，并根据补偿关系完成所有选定运动角度点的补偿量的计算，无需通过复杂的数学转换得到近似函数来确定凸轮关系，另外大量中间角度点的补偿量无须通过插值确定，保证了运动补偿量的准确性。

[0026] 本发明根据不同结构参数完成凸轮点计算后，其他步骤自动完成凸轮扇区的动态更新和凸轮曲线的生效工作，整个过程能动态适应不同模型支撑方式和结构参数变化的情况。

[0027] 本发明控制器一直保持在线工作状态，无须停机完成写入和下载工作，不影响其他控制过程的进行。

[0028] 本发明在给定计算参数和加载指令后，整个计算和加载过程自动完成，无须人工干预，不会因人为操作失误带来运动关系错误等问题。

[0029] 本发明通过合理规划各项功能的调用时序和流程，保证了凸轮关系的正确性和可靠性。

附图说明

[0030] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

[0031] 图1为变角度机构迎角动作原理示意图；

[0032] 图2为常用支撑形式示意图；

[0033] 图3为凸轮参数动态加载过程示意图；

[0034] 图4为迎角运动补偿关系示意图；

[0035] 其中：A是迎角转角中心，B是模型中心。

具体实施方式

[0036] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

[0037] 本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

[0038] 如图3所示，本实施例分为五个环节：

[0039] 第一、该过程根据运动需要选定角度点密度，并根据运动补偿关系完成所有选定运动角度点的补偿量的计算，以大量凸轮点的形式保证了试验需要的运动补偿量的准确性和完整性；

[0040] 第二、在将凸轮点写入控制器指定的凸轮数据存储区域的过程中，采用同步机制，即原凸轮数据清除、凸轮点的顺序添加严格按照指定时序执行，在上一步执行完成后，才能执行下一步，保证写入到控制器中的凸轮点和初始计算得到的凸轮点完全一致，从而保证系统中所有的凸轮点能准确反映试验角度范围内所有角度点对应的凸轮补偿关系；

[0041] 第三、该过程在将不同模型支撑方式和结构参数作为输入条件后，以凸轮点的形式自动完成对应凸轮关系的构建，整个过程能动态适应不同模型支撑方式和结构参数变化的情况；

[0042] 第四、整个操作过程控制器一直保持在线工作状态，无须停机完成写入和下载工作，也不与其他控制过程产生干涉，不影响其他控制过程的进行；

[0043] 第五、在给定计算参数和加载指令后，整个构建过程通过程序自动完成，无须人工干预，不会因人为操作失误带来运动关系错误等问题。

[0044] 本实施例的核心在于Y向补偿量的计算和自动添加，并实现同步运动控制。如图4所示，是机构的迎角运动补偿关系示意图，根据图中的各个标识及其定义，其中：

[0045] 迎角转角中心和模型中心之间的高度差  ，

[0046] 迎角转角中心和模型中心之间的水平距离 ，

[0047] 模型转动的迎角  ，

[0048] 通过关系式获得Y向补偿量  。

[0049] 系统根据上式和输入参数  和  可以计算得到各个选定迎角点对应的Y向补偿量，选定的迎角点根据角度范围和给定的角度点密度确定，Y向补偿量即为新的凸轮数据点。

[0050] 将这些Y向补偿量暂存于系统的某一存储区域，完成后，系统将控制器指定的凸轮数据存储区域内的所有原数据清除，以避免后续数据对应关系出现错误。清除成功后，系统根据凸轮数据点的多少以及控制器允许的单次添加的数据量大小，划分凸轮数据添加单元，并按照角度大小顺序，逐次完成单个凸轮数据添加单元向凸轮数据存储区域的写入。待划分的所有凸轮数据添加单元写入完毕，即所有凸轮数据点都添加至系统凸轮数据存储区域后，通过将凸轮插补点表与该存储区域建立映射关系并启用该凸轮，该凸轮关系即可用于凸轮同步传动控制。至此系统根据新的结构参数完成了对应的凸轮关系的构建。

[0051] 如角度范围为   (由小到大)，试验角度点间隔大小为  ，得到角度点序列为  ，其中  ，…  ，… 。根据角度点序列计算出各个角度点对应的Y向补偿量为  ，则以各个角度点为主轴，Y向补偿量为从轴，得到所有凸轮数据点为 。假定单
个凸轮扇区容量大小为m（可容纳凸轮数据点的数量），则在将凸轮盘存储区域内的所有原数据清除成功后，依次将 m个凸轮数据点写至第1个凸轮扇
区，将  m个凸轮数据点写至第2个凸轮扇区，
将  m个凸轮数据点写至第i个
凸轮扇区，直至所有n个凸轮数据点写入完毕，则该凸轮盘数据更新完毕。对该凸轮盘存储区域与凸轮插补点表建立映射关系并启用该凸轮，新的凸轮关系即可用于凸轮同步传动控制。至此系统根据新的结构参数完成了所有凸轮数据点的计算和加载流程。进行机构运行控制，迎角运动轴和Y向运动轴自动按照新加载的凸轮关系进入凸轮同步运动状态。

[0052] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。